DE3339357C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine schwimmergesteuerte Niveau­ grenzwertschaltvorrichtung mit einem Schwimmermagnet, der entlang einer Führungsachse längsverschieblich an einem stationären Führungsrohr gelagert ist, der ringförmig ist und koaxial zur Führungsachse angeordnet ist und an dem das Gewicht des Schwimmers lastet, mit einem Tragmagnet, der ringförmig ist und koaxial zur Führungsachse mit Abstand neben dem Schwimmer stationär gelagert ist und der den Schwimmermagnet nach oben drängend gepolt ist, und mit einem stationär im Führungsrohr angeordneten magnetisch betätig­ baren Kontaktschalter.

Bei einer aus der DE-PS 26 43 355 vorbekannten Vorrichtung dieser Art ist der Schwimmermagnet innerhalb des Schwimmers untergebracht, und der Schwimmer bewegt sich entlang der Führung und wird dabei von dem Tragmagneten gewichtsent­ lastet. Durch diese Gewichtsentlastung ist es möglich, einen Schwimmer einzusetzen, der aufgrund seines spezifischen Ge­ wichtes nicht schwimmfähig ist, aber durch die Gewichtsent­ lastung in Verbindung mit seinem Auftrieb dennoch dem Niveau einer Flüssigkeit, in die er eintaucht, folgt. Ein Schwimmer, der schwerer sein darf als schwimmfähig, kann robust ausge­ bildet werden, und das ist vorteilhaft, insbesondere beim Vermessen aggressiver Medien.

Bei der bekannten Vorrichtung betätigt der Schwimmermagnet in Abhängigkeit von der Schwimmerstellung den Kontaktschal­ ter. Durch Schmutzteilchen oder Verkrustungen, die sich in der Bahn des Schwimmers auf der Führung ablagern, kann die Funktion jedoch gestört werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, daß sie gegen Schmutzablagerungen aus dem Meßmedium möglichst unempfind­ lich ist.

Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß ein Gehäuse vorgesehen ist, in dem das Führungsrohr gelagert und be­ festigt ist und aus dem das Führungsrohr ein Stück heraus­ ragt, daß ein Tragrohr vorgesehen ist, das koaxial über das Führungsrohr gesteckt ist, das verschiebbar ist und das über das untere Ende des Führungsrohrs hinausragt und dort ver­ schlossen ist, daß an dem freien unteren Ende des Tragrohrs der Schwimmer angeschlossen ist, daß eine schmutzdichte Durchführung für das Tragrohr in der unteren Gehäusewand vorgesehen ist, daß das obere Ende des Tragrohrs in eine schmutzdicht abgeschirmte Meßkammer des Gehäuses ragt, daß der Schwimmermagnet und der Tragmagnet innerhalb der Meßkam­ mer angeordnet sind, daß ein Schaltmagnet am aus dem Gehäuse herausragenden unteren Ende des Tragrohrs befestigt ist und daß der Kontaktschalter auf der Höhe des Schaltmagneten an­ geordnet ist.

Der Schmutzablagerung ausgesetzt ist nur das untere Ende des Tragrohrs und der Schwimmer, nicht dagegen die Führung für die beweglichen Teile. Insbesondere ist auch der Magnetspalt zwischen Schwimmermagnet und Tragmagnet durch Unterbringung in der Meßkammer vor Schmutzeintritt geschützt.

Schmutzablagerungen am Schwimmer verändern dessen Gewicht und Auftrieb, und die dadurch bedingten Störungen haben umso geringeren Einfluß, je präziser das Tragrohr mit dem Schwim­ mer durch die magnetische Gewichtsentlastung auf der Höhe des kritischen Schaltweges für den Kontaktschalter gehalten wird. Das wird begünstigt durch zwei beidseitig angeordnete Tragmagnete gemäß Anspruch 2.

Bei den eingesetzten Magneten handelt es sich zweckmäßig um Permanentmagnete. Alle diejenigen Teile des Gehäuses und der Führung, die sich in der Nähe dieser Permanentmagneten be­ finden, werden zweckmäßig aus nicht magnetisierbarem Mate­ rial ausgebildet, damit sie die Magnetwirkung nicht stören.

Man könnte den Kontaktschalter auf der Höhe des Schwimmer­ magneten anordnen. Das führt aber, insbesondere wenn zwei Tragmagnete vorgesehen sind, wegen der Gegeneinanderpolung dieser Magnete zu unübersichtlichen Magnetfeldern, die im übrigen hinsichtlich der gegebenen Schaltstrecke sehr kri­ tisch sind, was zu Fehlfunktionen bei schmutzbelastetem Schwimmer und äußeren Temperatureinflüssen führen kann. Deshalb ist es vorteilhafter, die Schaltstelle für den Kontaktschalter aus dem Einflußbereich der gewichtsent­ lastenden Magnetfelder herauszuverlegen.

Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel einer Niveaugrenzwert­ schaltvorrichtung,

Fig. 2 den unteren Teil eines weiteren Ausführungsbei­ spiels,

Fig. 3 den unteren Teil eines weiteren Ausführungsbei­ spiels,

Fig. 4 bis 11 verschiedene Ausführungsformen von Schwimmern, und

Fig. 12 bis 16 verschiedene Einbaubeispiele der Niveaugrenz­ wertschaltvorrichtung.

In Fig. 1 ist mit 1 der obere Deckel eines abgebrochen darge­ stellten Flüssigkeitsbehälters 2 bezeichnet, der mit Meßflüssig­ keit 3 gefüllt ist. Das Niveau 4 dieser Meßflüssigkeit 3 soll überwacht werden. Dazu dient die Niveaugrenzwertschaltvorrich­ tung 5, die in den Deckel 1 eingesetzt ist. Mit 6 ist ein Ge­ häuse bezeichnet, bestehend aus einer Kappe 7, die auf einen Flansch 8 geschraubt ist, der seinerseits auf den Deckel 1 ge­ schraubt ist. Im Gehäuse 6 ist eine Meßkammer 9 ausgespart. In dem Gehäuse 6 ist koaxial zu einer Führungsachse 10 ein Füh­ rungsrohr 11 stationär gelagert, das mit seinem oberen Ende in einer gehäusefesten Manschette 12 steckt. Auf dem Führungsrohr 11 steckt längsverschieblich und koaxial zur Führungsachse 10 ein Tragrohr 13, das mit seinem freien unteren Ende 14 unten aus dem Gehäuse 6 herausragt und in das Innere des Behälters 2 ragt. Zur Durchführung durch den Flansch 8 ist eine Dichtmuffe 15 vorgesehen, die mit einem schmalen, ringförmigen Schlitz 16 das Tragrohr 13 umgibt. Dieser Schlitz 16 ist abgedichtet durch einen Faltenbalg 17, der die Form eines Schlauchstückes hat und koaxial zur Führungsachse 10 auf das Tragrohr 13 gesteckt ist. Der Faltenbalg 17 ist mit seinem oberen Rand 18 an der Dicht­ muffe 15 und mit seinem unteren Rand 19 an einer auf das Trag­ rohr 13 gesteckten Muffe 20 abdichtend befestigt. Zum Druckaus­ gleich ist im Faltenbalg 17 ein Druckausgleichsloch 21 vorge­ sehen. Statt dessen kann auch ein entsprechender Druckausgleichs­ kanal im Flansch 8 vorgesehen sein, der von der Meßkammer 9 zum Inneren des Flüssigkeitsbehälters 2 führt. Die Meßkammer 9 ist abgeschlossen und vor Schmutzzutritt gesichert.

Innerhalb der Meßkammer 9 sind am Gehäuse 6 befestigt und sta­ tionär angeordnet zwei Tragmagneten, nämlich der Zugmagnet 22 und der Stützmagnet 23. In die Meßkammer 9 ragt das obere Ende des Tragrohrs 13, an dem der Schwimmermagnet 24 befestigt ist. Die drei Magneten 22, 23, 24 sind Permanentmagneten, ringförmig ausgebildet und koaxial zur Führungsachse 10 angeordnet und axial gepolt. Die Polung ist, wie aus der Zeichnung ersichtlich, so gewählt, daß der Stützmagnet 23 den Schwimmermagnet 24 nach oben drängt und der Zugmagnet 22 den Schwimmermagnet nach oben zieht. Die beiden Magneten 22 und 23 tragen also das Tragrohr 13.

Unten am freien Ende des Tragrohrs 13 ist ein Schwimmer 25 be­ festigt, dessen Gewicht durch die Magneten 22, 23, 24 entlastet wird. Dieser Schwimmer 25 kann massiv und schwer ausgebildt sein, denn durch die Gewichtsentlastung kann er den Bewegungen des Niveaus 4 folgen, obwohl er in der Flüssigkeit 3 aufgrund seines spezifischen Gewichtes nicht schwimmfähig ist.

Zwischen dem Schwimmermagnet 24 einerseits und den Magneten 22, 23 andererseits bleibt je ein kleiner Zwischenraum 26, 27 ste­ hen, der eine für einen Schaltvorgang hinreichende Beweglich­ keit des Tragrohrs 13 nach oben und unten ermöglicht.

An dem freien Ende 14 des Tragrohrs 13, das aus dem Gehäuse 6 herausragt, ist ein Schaltmagnet 29 befestigt, der ringförmig ist und koaxial zur Führungsachse 10 angeordnet ist, als Per­ manentmagnet ausgebildet ist und axial gepolt ist, entsprechend den in der Zeichnung eingezeichneten Polungssymbolen. Der Schaltmagnet 29 ist in einem Magnetgehäsue 30 untergebracht. Auf der Höhe des Schaltmagneten 29 ist stationär innerhalb des Führungsrohrs 11 ein magnetisch betätigbarer Kontaktschalter 31 angeordnet. Dieser Kontaktschalter hat, um die Schalthyste­ rese möglichst gering zu halten, vorzugsweise mit Wolfram be­ schichtete Kontakte und ist vorzugsweise in einem evakuierten Glasröhrchen 32 untergebracht. Die Anschlußleitungen 33, 34, 35 des als Umschalter ausgebildeten Kontaktschalters 31 sind oben aus dem Führungsrohr 11 herausgeführt in ein auf das Ge­ häuse 6 aufgesetztes Schaltergehäuse 37. Die Anschlußleitungen liegen an von außen zugänglichen Anschlußkontakten 38 . . .

Das Magnetgehäuse 30 ist mit dem Magneten 29 zum Zwecke der Einjustierung in Richtung der Führungsaschse 10 verschieblich auf dem Führungsrohr 11 und wird durch zwei Muffen 20 und 40, die mit Madenschrauben 41, 42 fixierbar sind, auf der einge­ stellten Höhenlage am Tragrohr 13 fixiert.

Die Justierung ist so getroffen, daß der Kontaktschalter 31 von dem Schaltmagneten 29 betätigt wird, wenn der Schwimmer 25 durch Ansteigen des Niveaus 4 angehoben wird.

Der Schaltweg bleibt weitgehend unabhängig von einer zusätzli­ chen Schmutzbelastung des Schwimmers immer auf der gleichen Höhe bedingt durch die Wirkung der Gewichtsentlastung der bei­ den Magneten 22 und 23. Der Schaltweg des Schwimmers beträgt 2 bis 3 mm (Millimeter).

Der Schwimmer 25 kann ein massiver Körper aus Kunststoff sein. Das Tragrohr ist an seinem freien unteren Ende 14 abgedichtet verschlossen durch eine dort angesetzte Gewindespindel 59, die zur Befestigung des Schwimmers 25 in ein Gewindesackloch 58 des Schwimmers eingeschraubt ist.

Das Gehäuse 6, das Tragrohr 13 und das Führungsrohr 11 beste­ hen zweckmäßig aus unmagnetisierbarem Material, vorzugsweise unmagnetisierbarem Metall, damit diese Teile die Magnetfelder nicht stören. Der Faltenbalg 17 besteht vorzugsweise aus Gummi oder gummiähnlichem Kunststoff.

Das zweite Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel nur dadurch, daß der dem Schaltmagnet 29 entsprechende Schaltmagnet 60 statt in einem gesonderten Gehäuse innerhalb des Schwimmerkörpers 61 angeord­ net ist. Das dem Führungsrohr 11 entsprechende Führungsrohr 62 ist ebenso wie das Tragrohr 63 hinreichend lang, so daß der Kontaktschalter 64 innerhalb des Tragrohrs auf der Höhe des Schaltmagneten 60 Platz findet. Der Schaltmagnet 60 ist in ei­ ner Ausnehmung 65 des massiv ausgebildeten Schwimmers 61 un­ tergebracht, die durch einen aufgeklebten Deckel 66 verschlos­ sen ist. Zur Einjustierung der Höhenlage des Schaltmagneten 60 gegenüber dem Kontaktschalter 64 wird das Tragrohr 63 mit sei­ ner Gewindespindel 74 mehr oder weniger weit in das Gewinde­ sackloch 67 des Schwimmerkörpers 61 eingeschraubt. Mit einer auf dem Deckel 66 aufsitzenden Muffe 68, die durch eine Maden­ schraube 69 festgelegt werden kann, wird der einjustierte Schwimmer festgelegt.

Nach Fig. 3 ist der Schwimmer 70 eine Hohlkugel, die auf das Tragrohr gesteckt ist. Innerhalb der Hohlkugel ist der Schwim­ mermagnet 71 angeordnet, auf dessen Höhe der Kontaktschalter 72 innerhalb des Führungsrohrs 73 befestigt ist.

Die beiden Ausführungsbeispiele nach Fig. 2 und 3 sind abgese­ hen von den beschriebenen und aus der Zeichnung ersichtlichen Unterschieden genauso ausgebildet wie das Ausführungsbeispiel nach Fig. 1.

Statt den Schwimmer unten am Tragrohr zu befestigen, kann man ihn dort auch anhängen. In einem solchen Fall wird am unteren Ende des Tragrohrs 75 statt der Gewindespindel 59 ein Ösenhal­ ter 76 angesetzt. Gemäß Fig. 4 hängt an dem Ösenhalter mittels eines Hakens 77 ein langgestrckter, rohrförmiger Schwimmer 78, der unten offen ist. Statt dessen kann auch ein stabförmiger, langgestreckter Schwimmer aus Vollmaterial eingehängt sein.

Man kann an den Ösenhalter 76 auch andere Schwimmer anhängen, zum Beispiel mit einem Seil 81 eine Hohlkugel 80 oder eine ent­ sprechend geformte Vollkugel, oder gemäß Fig. 6 mit einer Kette 84 einen zylinderförmigen Schwimmer 83, der hohl sein oder aus Vollmaterial bestehen kann. Weitere Formen von Schwim­ mern 86 bis 89, die man mit Seil oder Kette anhängen kann, sind in den Fig. 7 bis 10 dargestellt.

Nach Fig. 11 ist der Schwimmer 120 mittels eines flexiblen Schlauchs 121 am unteren freien Ende 123 des Tragrohrs 124 befestigt.

Nach Fig. 12 ist der Schwimmer 100 einer als Niveaugrenzwert­ schaltvorrichtung 102 in einem stationär nach unten offenen Beruhigungsrohr 103 angeordnet. Das Beruhigungsrohr 103 taucht mitsamt dem Schwimmer 100 in die Meßflüssigkeit und weist seitlich ein Entlüftungsloch 104 auf.

Nach Fig. 13 ist der Schwimmer 106 der Niveaugrenzwertschalt­ vorrichtung 107 in einem Bypass 108 angeordnet, der mit zwei Flanschen 109, 111 an einen Flüssigkeitsbehälter seitlich an­ schließbar ist.

Für den Fall, daß besonders heiße Medien überwacht werden sol­ len, kann die Niveaugrenzwertschaltvorrichtung 110 gemäß Fig. 14 auf einem mit äußeren Kühlrippen 117 ausgestatteten Kühler 112 sitzen. Der Schwimmer 113, der zweckmäßig aus Edelstahl oder einem anderen hochtemperaturbeständigen Material besteht, hängt an einem Seil 114, das durch ein Loch 115 einer Absperrung 116 hindurchgeführt ist.

Nach Fig. 15 ist die Niveaugrenzwertschaltvorrichtung 130 mit horizontaler Führungsachse 131 an der Seitenwand eines Flüssig­ keitsbehälters 132 montiert. Der zugehörige Schwimmer 133 hängt mit einem Seil 134 am freien Ende des Tragrohrs 135. Das Seil 134 ist über eine Umlenkrolle 136 geführt.

Nach Fig. 6 sind zur Überwachung des Minimal- und Maximal­ niveaus zwei Niveaugrenzwertschaltvorrichtungen 140, 141 vor­ gesehen. Die beiden Schwimmer 142, 143 hängen je mit einem Seil 14, 145 an dem zugehörigen Tragrohr 146, 147. Der Schwimmer 142 hängt auf der Höhe des maximalen Flüssigkeitsniveaus und der Schwimmer 143 auf der Höhe des minimalen Flüssigkeitsni­ veaus. Für beide Schwimmer sind Seilführungen 148, 149, 150 vorgesehen.

Niveaugrenzwertschaltvorrichtungen nach der Erfindung sind bei normalen Flüssigkeiten verwendbar, sie sind aber insbesondere auch verwendbar bei kritischen Flüssigkeiten, die zähflüssig sind oder aber mit Schmutz belastet sind oder leicht zu Ver­ krustungen neigen, wie zum Beispiel Schwerstöl, Klärschlamm, Fäkalien, Abwasser, Rohöl, Bohröl, Kühlschmiermittel, Metall­ reinigungsflüssigkeiten, Honig, Sirup, Marmelade, Senf, Scho­ kolade, Lacke, Farben, Leim, Papierbrei und dergleichen.

Claims (5)

1. Schwimmergesteuerte Niveaugrenzwertschaltvorrichtung mit einem Schwimmermagnet, der entlang einer Führungs­ achse längsverschieblich an einem stationären Führungsrohr gelagert ist, der ringförmig ist und koaxial zur Führungs­ achse angeordnet ist und an dem das Gewicht des Schwimmers lastet,
mit einem Tragmagnet, der ringförmig ist und koaxial zur Führungsachse mit Abstand neben dem Schwimmer stationär ge­ lagert ist und der den Schwimmermagnet nach oben drängend gepolt ist, und
mit einem stationär im Führungsrohr angeordneten magne­ tisch betätigbaren Kontaktschalter, dadurch gekennzeichnet,
daß ein Gehäuse (6) vorgesehen ist, in dem das Füh­ rungsrohr (11) gelagert und befestigt ist und aus dem das Führungsrohr (11) ein Stück herausragt,
daß ein Tragrohr (13) vorgesehen ist, das koaxial über das Führungsrohr (11) gesteckt ist, das verschiebbar ist und das über das untere Ende des Führungsrohrs (11) hinausragt und dort verschlossen ist,
daß an dem freien unteren Ende des Tragrohrs (13) der Schwimmer (25) angeschlossen ist,
daß eine schmutzdichte Durchführung (15) für das Trag­ rohr (13) in der unteren Gehäusewand (8) vorgesehen ist,
daß das obere Ende des Tragrohrs (13) in eine schmutz­ dicht abgeschirmte Meßkammer (9) des Gehäuses (6) ragt,
daß der Schwimmermagnet (24) und der Tragmagnet (23) innerhalb der Meßkammer (9) angeordnet sind,
daß ein Schaltmagnet (29) am aus dem Gehäuse (6) herausragenden unteren Ende des Tragrohrs (13) befestigt ist und
daß der Kontaktschalter (31) auf der Höhe des Schalt­ magneten angeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß zwei Tragmagnete (22, 23) vorgesehen sind, die ringförmig und koaxial zur Führungsachse (10) mit Abstand neben dem Schwimmermagnet (24) innerhalb der Meßkammer (9) angeordnet sind,
daß der eine Tragmagnet als Stützmagnet (23) unter­ halb des Schwimmermagneten (24) angeordnet ist und diesen nach oben drängend gepolt ist und
daß der andere Tragmagnet als Zugmagnet (22) oberhalb des Schwimmermagneten angeordnet ist und diesen nach oben ziehend gepolt ist.

3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet,
daß die Durchführung (15) für das Tragrohr (13) einen das Tragrohr (13) umgebenden ringförmigen Spalt (16) aufweist und
daß ein Faltenbalg (17) vorgesehen ist, der die Form eines Schlauchabschnittes hat und koaxial zur Führungsachse (10) über das aus dem Gehäuse (6) herausragende Ende des Tragrohrs (13) gesteckt ist und mit seinem oberen Rand (18) am Gehäuse und mit seinem unteren Rand (19) am Tragrohr abdichtend befestigt ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Druckausgleichskanal (21) vorgesehen ist, der von außen in das Innere des Faltenbalges (17) führt.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwimmer (80) an einem Seil (81) hängt, das am unteren Ende des Tragrohrs (75) eingehängt ist.